DE102008033361A1

DE102008033361A1 - Spindelmotor mit hydrodynamischem Lagersystem

Info

Publication number: DE102008033361A1
Application number: DE102008033361A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Bauer; Tobias Kirchmeier
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem, mit einem feststehenden Motorbauteil umfassend eine Basisplatte und eine Lagerbuchse, und einem drehbeweglichen Motorbauteil umfassend eine in der Lagerbuchse drehgelagerte Welle und eine mit der Welle verbundene Nabe, wobei zwischen der Welle und der Lagerbuchse ein konzentrischer mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt vorgesehen ist, und einander zugewandte Oberflächen der Lagerbuchse und der Welle mindestens einen Radiallagerbereich ausbilden, und mindestens ein Axiallagerbereich vorgesehen ist, wobei der Lagerspalt ein offenes Ende aufweist, das durch einen Dichtungsspalt abgedichtet ist, und sich an den Dichtungsspalt ein Barrierespalt anschließt. Der Barrierespalt weist mindestens einen axial, parallel zur Rotationsachse des Motors verlaufenden Abschnitt auf, der gebildet ist zwischen einer Außenwandung der Nabe und einer Innenwandung der Basisplatte oder zwischen einer Außenwandung der Nabe und einer Innenwandung eines Statorblechpaketes oder zwischen einer Innenwandung der Nabe und einer Außenwandung der Basisplatte.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit hydrodynamischem Lagersystem, insbesondere zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks, eines Lüfters oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei einem Spindelmotor mit einer fluiddynamischen Lagerung ist ein drehbewegliches Lagerteil, beispielsweise eine zylindrische Welle, innerhalb einer Bohrung eines feststehenden Lagerteils, beispielsweise einer Lagerbuchse, drehbar gelagert. Der Innendurchmesser der Lagerbohrung ist dabei geringfügig größer als der Außendurchmesser der Welle, so dass zwischen den Mantelflächen von Bohrung und Welle ein dünner Lagerspalt gebildet wird, der mit einem Lagerfluid, vorzugsweise mit Öl, gefüllt ist.
In vielen Fällen ist die Lagerbuchse in einer Lageraufnahme gehalten. Zum Aufbau des fluiddynamischen Druckes im Lagerspalt ist in der Regel wenigstens eine der Lageroberflächen von Welle oder Lagerbuchse mit einer Oberflächenstruktur versehen. Alternativ können Gleitlager verwendet werden, die keine Lagerrillen aufweisen. Durch die rotatorische Relativbewegung zwischen den einander gegenüberliegenden Mantel- bzw. Lageroberflächen entsteht eine Art Pumpwirkung auf das Lagerfluid, so dass sich ein gleichmäßig dicker und homogener Schmierfilm ausbilden kann, der die Lageroberflächen voneinander trennt und der durch Zonen fluiddynamischen Druckes stabilisiert wird.
Ein Nachteil von fluiddynamischen Lagersystemen ist, dass das in den fluiddynamischen Lagern eingesetzte Öl im Laufe der Zeit verdampft (evaporiert). In den Lagern muss daher ein für die spezifizierte Lebensdauer ausreichender Fluidvorrat vorgehalten werden. Dieser Fluidvorrat muss umso größer sein, je höher die zu erwartende Betriebstemperatur und die geforderte Lebensdauer sind.
Ein weiterer Einflussfaktor auf die Verdampfungsrate des Lagerfluids ist die Größe der Grenzfläche des Fluids zur Umgebungsluft. Eine kleine Grenzfläche reduziert hier den Fluidverlust ebenfalls. Ist das Fluid im Vorratsvolumen in Bewegung, weil beispielsweise rotierende Teile an das Volumen grenzen, so vergrößert dies die Grenzfläche und somit die Verdampfungsrate. Nicht zuletzt ist auch der Zustand der umgebenden Luft entscheidend für die Verdampfungsrate. Ist die Grenzfläche von sich bewegender Luft umgeben, ist die Verdampfungsrate größer als bei einer Grenzfläche, welche an ein sich relativ unbewegtes, bereits mit Fluiddämpfen angereichertes Luftvolumen grenzt.
Werden von einem fluiddynamischen Lager eine lange Lebensdauer bei hohen Temperaturen/hohe Drehzahlen gefordert, sind folgende Anforderungen bezüglich des Fluidvorrats zu erfüllen:

a) relativ großes Vorratsvolumen
b) möglichst niedere Temperatur beim Vorratsvolumen
c) kleine Grenzflächen zur Umgebungsluft
d) weitgehend unbewegte Luft an der Grenzfläche
e) mit Fluiddämpfen angereicherte möglichst eingeschlossene Umgebungsluft (geringer Luftaustausch mit der Umgebung)
f) keine wesentliche Fluidbewegung im Fluidvorrat
g) ausreichende Abdichtung des Fluid aufweisenden Lagerraumes

JP 2006-211795 A zeigt einen Spindelmotor der eingangs beschriebenen Art, bei dem angrenzend an einen horizontal verlaufenden Dichtungsspalt, der gleichzeitig als Vorratsvolumen für das Lagerfluid dient, ein axial verlaufender dünner Luftspalt vorgesehen ist. Der Luftspalt bildet eine weitere Dichtungsstruktur. Der Dichtungsspalt und der angrenzende Luftspalt werden begrenzt durch die Lagerbuchse und die sich relativ zur Lagerbuchse rotierende Nabe des Spindelmotors. Aufgrund von Zentrifugalkräften, die im Dichtungsspalt auf das Lagerfluid bzw. den Fluiddampf wirken, kommt es zu Verwirbelungen und eine Ausbreitung des Fluiddampfes radial nach außen, was durch den Luftspalt verhindert werden soll. Der Luftspalt ist im Vergleich zum Dichtungsspalt nur relativ kurz, so dass ein Austreten von Fluiddampf durch den Luftspalt ins Freie nicht wirkungsvoll verhindert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein hydrodynamisches Lager für einen Spindelmotor weiter zu entwickeln, um ein Austreten von Lagerfluid und insbesondere von Fluiddampf aus dem Lager wirkungsvoll zu verhindern, und so die Gesamtlebensdauer des Lagersystems zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch einen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lager mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Es ist ein Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem beschrieben, mit einem feststehenden Motorbauteil umfassend eine Basisplatte und eine Lagerbuchse, und einem drehbeweglichen Motorbauteil umfassend eine in der Lagerbuchse drehgelagerte Welle und eine mit der Welle verbundene Nabe, wobei zwischen der Welle und der Lagerbuchse ein konzentrischer mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt vorgesehen ist, und einander zugewandte Oberflächen der Lagerbuchse und der Welle mindestens einen Radiallagerbereich ausbilden, und mindestens ein Axiallagerbereich vorgesehen ist, wobei der Lagerspalt ein offenes Ende aufweist, das durch einen Dichtungsspalt abgedichtet ist, und sich an den Dichtungsspalt ein Barrierespalt anschließt. Der Barrierespalt weist mindestens einen axial, parallel zur Rotationsachse des Motors verlaufenden Abschnitt auf, der gebildet ist zwischen einer Außenwandung der Nabe und einer Innenwandung der Basisplatte oder zwischen einer Außenwandung der Nabe und einer Innenwandung eines Statorblechpaketes oder zwischen einer Innenwandung der Nabe und einer Außenwandung der Basisplatte.
Von der Oberfläche des Lagerfluids im Dichtungsspalt verdampft ständig Lagerfluid, umso mehr, je höher die Temperatur des Lagerfluids und je größer dessen Oberfläche ist. Dieser Fluiddampf kann dann über einen Luftspalt in die Atmosphäre außerhalb des Lagers entweichen und innerhalb des Motors kondensieren. Der Luftspalt befindet sich in der Regel zwischen einer feststehenden Oberfläche der Lagerbuchse und einer rotierenden Oberfläche der Nabe, so dass sich insbesondere in radial verlaufenden Abschnitten des Luftspaltes ein Luftwirbel bildet aufgrund der Zentrifugalkräfte, die auf die Luft- bzw. den Fluiddampf wirken. Dieser Luftwirbel transportiert den Fluiddampf in Richtung radial nach außen und über den Luftspalt in die Außenatmosphäre.
Erfindungsgemäß ist nun ein Barrierespalt vorgesehen, vorzugsweise als Teil des ursprünglichen Luftspaltes, dessen Spaltabstand sehr klein ist und dessen axiale Länge parallel zur Rotationsachse, möglichst groß ist. Durch die geringe Spaltbreite sowie die große axiale Länge des Barrierespalts kann sich im Bereich des Barrierespaltes kein Luftwirbel mehr ausbilden, und aufgrund des geringen Querschnitts und der vergleichsweise großen Länge des Barrierespaltes kann kaum Fluiddampf den Barrierespalt ins Freie verlassen. Somit hat das erfindungsgemäße Lagersystem kaum Fluidverluste in Form von verdampfendem Lagerfluid, so dass insbesondere eine hohe Lebensdauer des Lagersystems garantiert werden kann und/oder ein kleineres Fluidvolumen innerhalb der Kapillardichtung des Lagers vorgesehen werden kann. Insbesondere wirkt der axiale Abschnitt des Barrierespaltes als wirkungsvolle Barriere gegen Austreten von Fluiddampf, da im axialen Abschnitt keine Zentrifugalkräfte in Richtung der Längserstreckung des Spaltabschnittes wirken und damit ein möglichst geringer Transport von Fluiddampf in axialer Richtung stattfindet.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist der Barrierespalt zwischen einander zugewandten und relativ zueinander beweglichen Oberflächen der Lagerbuchse und der Nabe ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen axial und parallel zur Rotationsachse des Lagers. Diese Ausführungsform eignet sich vor allem für Motoren nach dem sogenannten Single Plate Design, bei denen am unteren Ende der Welle eine Druckplatte ausgebildet ist, die das bzw. die Axiallager ausbildet und das Vorratsvolumen in Form einer Kapillardichtung am offenen Ende des Lagerspalts ausgebildet ist. Ein weiterer, axial verlaufender Abschnitt des Barrierespaltes befindet sich zwischen dem Statorpaket und der Nabe. Die beiden Abschnitte des Barrierespalts sind durch einen radial verlaufenden Luftspalt miteinander verbunden.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Barrierespalt zwischen einander zugewandten und relativ zueinander beweglichen Oberflächen der Basisplatte und der Nabe ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders für sogenannte Top Thrust Lager, bei denen das Axiallager zwischen einer Stirnfläche der Lagerbuchse und einer unteren Oberfläche der Nabe ausgebildet ist. Bei diesen Spindelmotoren erstrecken sich der Dichtungsspalt und das Vorratsvolumen in axialer Richtung außerhalb des Axiallagers, so dass der Barrierespalt an anderer Stelle vorgesehen werden muss, als beim Single Plate Design. In dieser Ausgestaltung ist der Barrierespalt als Labyrinthspalt zwischen dem Rand der Nabe und einer ringförmigen Nut der Basisplatte ausgebildet und erscheint im Querschnitt etwa U-förmig. Hierbei weist der Barrierespalt einen axial verlaufenden Abschnitt auf, der durch eine äußere Umfangsfläche der Nabe und eine innere Umfangsfläche der Basisplatte begrenzt wird. In einer abgewandelten Ausgestaltung kann der Barrierespalt einen weiteren axial verlaufenden Abschnitt aufweisen, der durch eine äußere Umfangsfläche der Basisplatte und eine innere Umfangsfläche der Nabe begrenzt wird. Zwischen den beiden axial verlaufenden Abschnitten des Barrierespalts ist ein radial verlaufender Luftspalt vorgesehen, der durch eine ringförmige Stirnseite der Nabe und eine gegenüberliegende Fläche der Basisplatte begrenzt wird. Diese trägt jedoch nur unwesentlich zur Verringerung des Luftaustausches bei.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Barrierespalt zwischen einander zugewandten und relativ zueinander beweglichen Oberflächen der Nabe und einer an der Basisplatte angeordneten Statoranordnung ausgebildet. Der Barrierespalt weist hierbei einen axial verlaufenden Abschnitt auf, der durch eine äußere Umfangsfläche der Nabe und eine innere Umfangsfläche der Statoranordnung begrenzt wird. Die Stirnseite der Nabe bildet mit der Basisplatte einen radial verlaufenden Luftspalt, der den Dichtungsspalt mit dem Barrierespalt verbindet.
Der Barrierespalt bildet zusammen mit einem radial verlaufenden Luftspalt eine Verbindung zwischen dem Dichtungsspalt des Lagersystems und der Außenatmosphäre, insbesondere einem im Spindelmotor angeordneten Statorraum. Dabei ist der eigentliche Barrierespalt parallel zur Rotationsachse angeordnet und der verbindende Luftspalt quer oder senkrecht zur Rotationsachse.
Die Spaltbreite des Barrierespaltes ist möglichst klein, vorzugsweise kleiner gleich 50 μm und dessen Länge möglichst groß, vorzugsweise größer als 0,5 mm.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, wobei sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergebenen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit unten angeordnetem Axiallager.
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit oben angeordnetem Axiallager.
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit oben angeordnetem Axiallager.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer vierten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors mit oben angeordnetem Axiallager.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
Die Zeichnungen zeigen Spindelmotoren 1 zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks, Lüfters oder dergleichen, mit einem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lagersystem. In den gezeigten Beispielen ist eine die Nabe 4 tragende Welle 2 drehbar in einer feststehenden Lagerbuchse 3 gelagert. Selbstverständlich umfasst die Erfindung auch Konstruktionen, bei denen eine feststehende Welle 2 von einer der Nabe 4 tragenden, drehbaren Lagerbuchse 3 umgeben ist.
Der in 1 dargestellte Spindelmotor 1 weist eine feststehende Basisplatte 8 auf, in welcher die Lagerbuchse 3 gehalten ist. Die Lagerbuchse 3 weist eine axiale zylindrische Bohrung auf, in welcher die Welle 2 drehbar unter Bildung eines mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalts 17 aufgenommen ist. Das freie Ende der Welle 2 trägt eine Nabe 4, auf der eine oder mehrere Speicherplatten (nicht dargestellt) eines Festplattenlaufwerks oder ein Lüfterrad (nicht dargestellt) eines Lüfters angeordnet und befestigt sind.
Wie sich aus 1 ergibt, weist die Lagerbuchse 3 an Ihrem nach oben offenen Ende einen im Querschnitt etwa konischen Hohlraum auf, der sich radial nach außen aufweitet. Der Hohlraum bildet einen Dichtungsspalt 9 und wirkt als Kapillardichtung und dient gleichzeitig als Vorrats- und Ausgleichsvolumen für das Lagerfluid. Der Dichtungsspalt 9 grenzt unmittelbar an den Lagerspalt 17 an und dichtet diesen nach Außen ab.
Die hydrodynamische Lageranordnung wird durch zwei Radiallagerbereiche 18, 19 gebildet, die durch ein Rillenmuster gekennzeichnet sind, das auf der Oberfläche der Welle 2 und/oder auf der Innenfläche der Lagerbuchse 3 vorgesehen ist. Sobald die Welle 4 in Rotation versetzt wird, baut sich aufgrund des Rillenmusters ein hydrodynamischer Druck im Lagerspalt 17 bzw. im darin befindlichen Lagerfluid auf, so dass das Lager tragfähig wird.
Eine am unteren Wellenende angeordnete Druckplatte 13 bildet mit der Abdeckplatte 14 ein sogenanntes hydrodynamisches Drucklager am unteren Ende der Welle 2 aus und nimmt die axialen Kräfte der Lageranordnung auf. Dieser Axiallagerbereich wird durch die Abdeckplatte 14 luftdicht verschlossen, so dass kein Lagerfluid aus dem Lagerspalt 17 austreten kann.
An einer radial innen liegenden Oberfläche der Nabe 4 ist ein ringförmiger Permanentmagnet 5 mit einer Mehrzahl von Polpaaren angeordnet, die von der über einen Arbeitsluftspalt beabstandeten Statoranordnung 6 mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden, so dass der die Nabe 4 zusammen mit der Welle 2 in Drehung versetzt wird. Die Stromversorgung der Statorwicklungen erfolgt beispielsweise über elektrische Kontakte 21.
Der Dichtungsspalt 9 ist über einen Luftspalt mit der Außenumgebung verbunden. Der Luftspalt erstreckt sich zunächst horizontal zwischen der Stirnfläche der Lagerbuchse 3 und einer gegenüberliegenden Oberfläche der Nabe 4, und geht dann in einen vertikalen Abschnitt 10 über, der sich zwischen einem Außenumfang der Lagerbuchse 3 und einer gegenüberliegenden inneren Umfangsfläche der Nabe 4 erstreckt. Aus dem Dichtungsspalt 9 verdampfen ständig geringe Mengen von Lagerfluid, die sich bei Motoren bekannter Bauart im Luftspalt anreicherten und aufgrund der Zentrifugalkräfte Verwirbelungen bildeten, so dass Fluiddampf über den Luftspalt nach Außen entweichen konnte.
Erfindungsgemäß ist der Luftspalt, insbesondere ein axialer Abschnitt des Luftspalts, als Barrierespalt 10 ausgebildet, der eine geringe Spaltbreite von vorzugsweise kleiner als 150 um aufweist und eine möglichst große axiale Länge hat. Ein weiterer axial verlaufender Abschnitt des Barrierespaltes 10' befindet sich zwischen einer Außenwandung der Nabe 4 sowie dem Statorblechpaket 15. Ein die beiden axialen Abschnitte des Barrierespaltes 10, 10' verbindender und radial verlaufender Luftspalt 12 trägt nicht zur Verringerung des Luftaustausches bei. Der Barrierespalt 10' ist mit dem Statorraum 20 des Motors und damit mit der Außenumgebung verbunden. Der Barrierespalt 10, 10' bildet eine Barriere für den Fluiddampf, der sich in dem an den Dichtungsspalt angrenzenden radialen Abschnitt des Luftspalts anreichert. Aufgrund der keinen Spaltbreite des Barrierespalts 10, 10' und dessen große Länge kann nur sehr wenig Fluiddampf über den Barrierespalt in den Statorraum 20 und damit die Umgebung entweichen.
Der Spindelmotor gemäß 2 unterscheidet sich im Aufbau vom Spindelmotor gemäß 1 insbesondere dadurch, dass am unteren Ende der Welle 102 keine Druckplatte vorhanden ist, welche die Axiallager ausbildet, sondern ein oberes Axiallager 116 zwischen der Stirnseite der Lagerbuchse 103 und einer Unterseite der Nabe 104 gebildet wird. Das Axiallager 116 erstreckt sich quer zur Rotationsachse 122 und mündet in einen Dichtungsspalt 109, der zunächst radial aber größtenteils axial, das heißt parallel zur Rotationsachse 122 verläuft und begrenzt wird durch einen Außenumfang der Lagerbuchse 103 und einen inneren Umfang der Nabe 104. Der Dichtungsspalt 109 ist teilweise mit Lagerfluid gefüllt und mit dem Lagerspalt 117 verbunden. Am unteren Ende der Welle ist ein Stopperflansch 113 vorgesehen, der ein Herausfallen der Welle aus der Lagerbuchse verhindert, indem er an einer Kante der Lagerbuchse 103 anschlägt. Der untere Bereich des Lagers, welcher durch eine Abdeckung 114 abgedeckt ist, ist über einen Rezirkulationskanal 111 mit einem radial außenliegenden Abschnitt des Axiallagers 116 verbunden und dient als Fluidreservoir und ermöglicht eine Zirkulation des Lagerfluids im Lagersystem. Jenseits des Dichtungsspaltes 109 ist nun erfindungsgemäß ein Barrierespalt 110, 110' vorgesehen, welcher gebildet wird durch den offenen Rand der Nabe 104, welcher in einer U-förmigen Aussparung der Basisplatte 108 angeordnet ist. Der Barrierespalt umfasst zwei axial verlaufende Abschnitte 110, 110' jeweils zwischen den Zylinderflächen der Nabe 104 und den gegenüberliegenden Flächen der Basisplatte 108. Der radial verlaufende Luftspalt 112, gebildet zwischen der Stirnfläche der Nabe 104 und einer gegenüberliegenden Fläche der Basisplatte 108 verbindet beide axial verlaufende Abschnitte 110 des Barrierespaltes, trägt jedoch selbst nicht zur Verringerung des Luftaustausches bei. Der Barrierespalt 110, 110' ist also U-förmig verschachtelt und weist eine möglichst große axiale Länge auf. Dem gegenüber ist jedoch die kleinste Spaltbreite des Barrierespaltes 110, 110' möglichst gering, so dass im Dichtungsspalt 109 befindlicher Fluiddampf nur schwer über die Labyrinthstruktur des Barrierespaltes 110, 110' bzw. des Luftspaltes 112 nach außen, das heißt in den Statorraum 120 dringen kann.
3 zeigt einen Spindelmotor, der ebenfalls ein Top-Thrust-Design aufweist und ähnlich ausgebildet ist, wie der Spindelmotor aus 2. Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit denselben Funktionen sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Auch hier ist am offenen Ende des Dichtungsspaltes 109, der sich in axialer Richtung etwa parallel zur Rotationsachse 122 erstreckt, ein vertikaler Barrierespalt 110 vorgesehen, der aus einem etwa parallel zur Rotationsachse 122 verlaufenden Abschnitt besteht. Der Dichtungsspalt 109 ist durch einen radial verlaufenden Luftspalt 112 mit dem Barrierespalt 110 verbunden. Der axiale Abschnitt des Barrierespalts 110 wird begrenzt durch den Außenumfang des Randes der Nabe 104 und dem Blechpaket 115 des Stators 106. Der Barrierespalt 110 mündet dann in den Statorraum 120. Auch dieser Barrierespalt 110 verhindert ein Austreten von Fluiddampf vom Dichtungsspalt 109 in den Statorraum 120 und damit in den Außenbereich des Lagers. Da der Stator 106 fest in der Basisplatte 108 angeordnet ist, kann der Spaltabstand des axialen Abschnitts 110 des Barrierespaltes sehr genau eingestellt und klein gehalten werden, vorzugsweise kleiner als 50 μm.
4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Spindelmotors mit den Merkmalen der Spindelmotoren gemäß den 2 und 3, wobei gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen wie bei den 2 und 3 bezeichnet sind.
Jenseits des Dichtungsspaltes 109 grenzt ein radial verlaufender Luftspalt 112 an, der in den erfindungsgemäßen und axial verlaufenden Barrierespalt 110 übergeht. Der Barrierespalt 110 umfasst einen sehr engen axialen Abschnitt 110, der gebildet wird von dem äußeren Rand der Nabe 104 und einem inneren Rand eines fingerartigen Abschnittes der Basisplatte 108, auf dessen Außenseite das Statorblechpaket 115 angeordnet ist. Der axial verlaufende Abschnitt 110 des Barrierespalts 110 mündet in den Statorraum 120 und verhindert wirkungsvoll ein Diffundieren von Fluiddampf aus dem Dichtungsspalt 109 in den Statorraum 120.

1: Spindelmotor
2: Welle
3: Lagerbuchse
4: Nabe
5: Magnet
6: Stator
7: Joch
8: Basisplatte
9: Dichtungsspalt
10: Barrierespalt, vertikal 10'
11
12: Luftspalt, horizontal
13: Druckplatte
14: Abdeckplatte
15: Statorblechpaket
16
17: Lagerspalt
18: Radiallagerbereich
19: Radiallagerbereich
20: Statorraum
21: Kontakte, elektrische
22: Rotationsachse
101: Spindelmotor
102: Welle
103: Lagerbuchse
104: Nabe
105: Magnet
106: Stator
107: Joch
108: Basisplatte
109: Dichtungsspalt
110: Barrierespalt, vertikal 110'
111: Rezirkulationskanal
112: Luftspalt, horizontal
113: Stopperflansch
114: Abdeckplatte
115: Statorblechpaket
116: Axiallager
117: Lagerspalt
118: Radiallagerbereich
119: Radiallagerbereich
120: Statorraum
121: Kontakte, elektrische
122: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-211795 A [0007]

Claims

Spindelmotor (1; 101) mit fluiddynamischem Lagersystem, mit einem feststehenden Motorbauteil umfassend eine Basisplatte (8; 108) und eine Lagerbuchse (3; 103), und einem um eine Rotationsachse (22; 122) drehbeweglichen Motorbauteil umfassend eine in der Lagerbuchse drehgelagerte Welle (2; 102) und eine mit der Welle verbundene Nabe (4; 104), wobei zwischen der Welle (2; 102) und der Lagerbuchse (3; 103) ein konzentrischer mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt (17; 117) vorgesehen ist, und einander zugewandte Oberflächen der Lagerbuchse (3; 103) und der Welle (2; 102) mindestens einen Radiallagerbereich (18, 19; 118, 119) ausbilden, und mindestens ein Axiallagerbereich (116) vorgesehen ist, wobei der Lagerspalt ein offenes Ende aufweist, das durch einen Dichtungsspalt (9; 109) abgedichtet ist, und sich an den Dichtungsspalt ein Barrierespalt (10; 110) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Barrierespalt (10, 10'; 110, 110') mindestens einen axial, parallel zur Rotationsachse (22; 122) verlaufenden Abschnitt aufweist, der gebildet ist zwischen einer Außenwandung der Nabe (4; 104) und einer Innenwandung der Basisplatte (8; 108) oder zwischen einer Außenwandung der Nabe (4; 104) und einer Innenwandung eines Statorblechpaketes (15; 115) oder zwischen einer Innenwandung der Nabe (4; 104) und einer Außenwandung der Basisplatte (8; 108).
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsspalt (9; 109) zumindest teilweise mit Lagerfluid gefüllt ist und der Barrierespalt (10, 10'; 110, 110') frei von flüssigem Lagerfluid ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Barrierespalts (10) zwischen einander zugewandten und relativ zueinander beweglichen Oberflächen der Lagerbuchse (3) und der Nabe (4) ausgebildet ist.
Spindelmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt (10) des Barrierespalts zwischen der Lagerbuchse (3) und der Nabe (4) im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse (22) des Lagers erstreckt.
Spindelmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Barrierespalt einen ersten axial verlaufenden Abschnitt (110) aufweist, der durch eine äußere Umfangsfläche der Basisplatte (108) und eine innere Umfangsfläche der Nabe (104) begrenzt wird, und einen zweiten axial verlaufenden Abschnitt (110'), der durch eine äußere Umfangsfläche der Nabe (104) und eine innere Umfangsfläche der Basisplatte (108) begrenzt wird.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Barrierespalt (110, 110') zwischen einander zugewandten und relativ zueinander beweglichen Oberflächen der Basisplatte (108) und der der Nabe (104) sowie der Nabe (104) und der an der Basisplatte angeordneten Statoranordnung (115) ausgebildet ist.
Spindelmotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einen Abschnitt des Barrierespalts (10, 10'; 110, 110) ein radial zur Rotationsachse (22; 122) verlaufender Luftspalt (12; 112) angrenzt, der durch eine ringförmige Stirnseite der Nabe (4; 104) und eine gegenüberliegende Fläche der Basisplatte (8; 108) gebildet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsspalt (9; 109) durch den Barrierespalt (10, 10'; 110, 110') und den Luftspalt (12; 112) mit einem im Spindelmotor angeordneten Statorraum (20; 120) verbunden ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Barrierespalt (10, 10'; 110, 110') vorzugsweise parallel zur Rotationsachse (22; 122) des Spindelmotors angeordnet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite des Barrierespalts (10, 10'; 110, 110') kleiner gleich 50 μm ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Barrierespalts (10, 10'; 110, 110') größer gleich 0,5 mm ist.